CN112136307B - 光接收单元 - Google Patents
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Abstract
本发明的光接收单元包括光电转换元件(20)，其将第一像素(201)沿着平行四边形的半导体基板(22)的长边排列，并且将第二像素(202)排列在与第一像素(201)隔开预先决定的插值像素距离的位置处。基于光电转换元件(20)的输出生成图像数据的输出数据处理部通过将基于第二像素(202)的输出的图像数据与基于第一像素(201)的输出的图像数据结合来进行图像数据的时间校正，该第一像素(201)的输出偏移了对应于插值像素距离的扫描时间。
Description
技术领域
本发明涉及用于读取图像的图像读取装置的光接收单元。
背景技术
近年来，当通过固态成像装置读取图像时，在没有缺失像素的情况下读取要读取的对象的需求不断提高。特别是在检查行业中，存在当仅在缺失像素部分中存在包括极小异物或瑕疵的异常时，在该读取图像中不显示该异常的问题。
针对该问题，提出了一种消除缺失像素并提高图像质量的技术(例如专利文献1、2)。在专利文献1中记载的图像传感器中，在平行四边形的半导体基板的表面上，使光接收元件从相对的一条边到另一条边倾斜而线性地配置，在相对的一条边的一端部且光接收元件的外侧具备插值元件。因此，即使传感器芯片以固定间距排列，也不会产生虚拟像素，并且能以高密度读取图像。
在专利文献2所记载的图像传感器中，长方形的传感器芯片在长边方向上排列，并且插值传感器芯片在相邻传感器芯片的短边方向上相邻地配置。该图像传感器具有这样的构造，将插值像素沿着传感器芯片的长边方向的一条边以线形方式配置在插值传感器芯片上。另外，在专利文献2所记载的其他图像传感器具有在长边方向上排列平行四边形的传感器芯片，沿着长边方向的一条边以线状配置像素，在沿着相对的一条边的一端部配置插值像素的结构。
即使当相邻传感器芯片的端部之间的间隙的间隔在所使用的温度范围内变得最大时，专利文献2所记载的图像传感器也都配置能够对缺失像素进行插值的数量的像素。由此，说明能对缺失像素进行插值，而与要使用的温度范围无关。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特许第4697494号公报
专利文献2：日本专利特许第6214836号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在专利文献1所记载的图像传感器中，由于像素相对于扫描方向旋转地配置，因此存在旋转方向的偏差的影响较大，校正处理困难的问题。
另外，专利文献2中记载的图像传感器会受到包括插值传感器芯片的各个传感器芯片的安装位置的偏差的影响，难以通过插值像素进行高精度的校正。此外，在平行四边形的芯片中，线状像素配置在长边方向上的一条边上，并且插值像素配置在相对的另一条边上，因此存在插值像素远离线状像素，并且校正处理变得困难的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种光电转换元件及光接收单元，该光电转换元件及光接收单元能够高精度地对读取对象的图像进行读取而不丢失要读取的像素，且校正处理也容易进行。
用于解决技术问题的技术手段
为了达到上述目的，本发明的光电转换元件的特征在于，包括：半导体基板，该半导体基板具有包括彼此平行的一组长边和一组短边的形状；第一像素，该第一像素设置在半导体基板上，并且与长边平行地排列；以及第二像素，该第二像素设置在半导体基板上，与第一像素在垂直于长边的方向上隔开预先决定的插值像素距离，并平行于长边地进行排列，第二像素包括重叠像素，该重叠像素存在于与长边垂直的方向的副扫描线上，该副扫描线通过最靠近第一像素的短边的像素；以及插值像素，该插值像素比重叠像素更靠近短边。
发明效果
根据本发明，通过使像素与平行四边形的长边平行地排列，并且隔开固定距离地排列插值像素，从而能够高精度地对读取对象的图像进行读取而不丢失要读取的像素，且校正处理可容易进行。
附图说明
图1是本发明的实施方式的光接收单元的组装展开图。
图2是实施方式1的光电转换元件的外形图。
图3是表示实施方式1的光电转换元件的缺失像素和插值像素的放大图
图4是表示实施方式1的光接收单元的驱动电路的框图
图5是示出现有的光电转换元件的缺失像素和插值像素的放大图。
图6是读取时的图像数据排列的示意图。
图7是时间校正后的像素数据排列的示意图。
图8是另一示例的光电转换元件的外形图。
图9是示出实施方式2的光电转换元件的电路配置的图。
图10是示出现有的光电转换元件的电路配置的图。
图11是示出另一示例的光电转换元件的电路配置的图。
图12是实施方式3的光电转换元件的外形图。
图13是实施方式4的光电转换元件的外形图。
图14是实施方式5的光电转换元件的外形图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明用于实施本发明的方式。此外，图中相同或相当的部分用相同的标号标记。
实施方式1.
图1是实施方式1的光接收单元1的组装展开图。光接收单元1是图像读取装置所具备的可拆卸光学单元。通过用光照射相对于光接收单元1传送的图像读取对象2，并输出通过光电转换元件20对图像读取对象2上的反射光进行光电转换而获得的信号，光接收单元1输出图像数据。这里，图像读取对象2例如是货币、原稿或照片。
图像读取对象2相对于光接收单元1的传送方向是光接收单元1的短边方向。即，如图1所示，在相对地传送图像读取对象2的同时读取图像的读取方向是光接收单元1的短边方向。相对传送的动作是通过固定光接收单元1来传送图像读取对象2，或者通过固定图像读取对象2来传送光接收单元1的动作。
如图1所示，光接收单元1包括光源11、安装有光源11的基板12、用于向基板12供电的柔性基板13、用于将光源11的光引导到内部的导光体14、以及用于支撑导光体14的两端的支架15。此外，光接收单元1具备用于对来自图像读取对象2的反射光进行集束并成像的透镜体16、用于对光源11和导光体14进行容纳或支撑的壳体17、以及用于覆盖光接收单元1的上部的透射体18。图像读取对象2沿着透射体18相对传送。
此外，光接收单元1包括光电转换元件20，该光电转换元件20配置在透镜体16的光轴上，来自图像读取对象2的反射光入射到透镜体16，并且该光电转换元件20接收由透镜体16集束的光并进行光电转换；以及传感器基板21，该传感器基板21上安装有光电转换元件20。
光源11是任意的发光体，例如LED芯片或通用塑模型LED。导光体14通过对任意的透明构件进行成形而得到，并且透明构件例如是玻璃材料或丙烯酸树脂。透镜体16是任意的光学透镜，例如棒状透镜阵列，来自图像读取对象2的反射光入射到透镜体16上，并且使该反射光集束在光电转换元件20上并进行成像。透射体18通过对任意的透明构件进行成形而得到，并且透明构件例如是玻璃材料或丙烯酸树脂。
光电转换元件20包括形成在半导体基板22的表面上的光接收部(光电转换部)和用于驱动光接收部的驱动电路。传感器基板21安装有外部连接器、电子部件和对由光电转换元件20进行光电转换的输出进行信号处理的信号处理电路。多个光电转换元件20彼此相邻地安装在沿传感器基板21的主扫描方向延伸的图像读取位置上。这里，如图1所示，传感器基板21的主扫描方向是光接收单元1的长边方向，并且垂直于读取方向。换句话说，读取方向是副扫描方向。
图2是光电转换元件20的外形图。如图2所示，光电转换元件20是固态成像元件，其中将进行光电转换的第一像素201配置在平行四边形半导体基板22上，该平行四边形半导体基板22具有彼此平行的一组长边和一组短边。相邻的光电转换元件20在平行四边形的短边之间具有安装所需的固定距离的间隙。平行四边形的长边在垂直于读取方向的方向即主扫描方向上延伸。
进行光电转换的第一像素201沿着平行四边形的长边中的一条边以恒定的像素间距A线状排列。根据分辨率决定像素间距A，例如，当分辨率为600dpi时，像素间距A为42.3μm。
光电转换元件20还包括与第一像素201的列隔开间隔地排列的第二像素202。图3是表示光电转换元件20的缺失像素203和插值像素202a的放大图。如图3所示，当将光电转换元件20的半导体基板22安装在传感器基板21上时，在相邻的光电转换元件20的短边之间产生一定距离的间隙B。第一像素201排列在主扫描方向的一直线上，但是在由于安装形成的间隙B中产生在主扫描方向上的缺失像素203。
第二像素202包括用于对第一像素201的缺失像素203进行插值的插值像素202a。第二像素202被排列在垂直于第一像素201的排列方向的读取方向上，并与第一像素201的列隔开预先决定的插值像素距离C。当从图3中的附图的上部沿读取方向观察时，第二像素202包括与缺失像素203重叠的插值像素202a、以及与第一像素201的最外端像素201a重叠的重叠像素202b。
也就是说，第一像素201和第二像素202都平行于半导体基板22的平行四边形的长边地进行排列，并且在垂直于长边的读取方向上彼此隔开预先决定的插值像素距离C。此外，当通过第一像素201中的任一个并且在读取方向上延伸的线被称为副扫描线时，重叠像素202b存在于通过位于第一像素201的排列的最外端并且最接近短边的最外端像素201a的副扫描线上。此外，插值像素202a存在于通过缺失像素203的另一副扫描线上。这里，缺失像素203位于比最外端像素201a更远离第一像素201的排列中心的方向上。包括插值像素202a和重叠像素202b的第二像素202从靠近一条短边的端部起，朝远离该一条短边的方向，平行于长边地进行排列。
图4是表示光接收单元1的驱动电路的框图。光接收单元1在传感器基板21上包括传感器控制部301，该传感器控制部301控制光电转换元件20的输出的定时。此外，光接收单元1包括:A/D(模拟/数字)转换部302，其对光电转换元件20输出的模拟信号进行数字转换；输出数据处理部303，其对A/D转换部302输出的数字信号进行信号处理，生成并输出图像数据(SG)；以及线存储器304，其用于临时存储图像数据。
传感器控制部301、A/D转换部302、输出数据处理部303以及线存储器304可以通过任意的硬件结构来实现，例如，也可以使用ASIC(Application Specific IntegratedCircuit，面向特定用途的集成电路)来使各结构部一体化。
传感器控制部301基于外部时钟信号(SCLK)生成用于读取的时钟信号(CLK)，并将其输出到各个光电转换元件20。此外，传感器控制部301在各个光电转换元件20的输出定时，将与时钟信号同步的移位信号(SI)依次输出到各个光电转换元件20。
各个光电转换元件20基于从传感器控制部301输入的移位信号依次切换安装在内部的输出开关，并且依次输出通过对接收到的光进行光电转换而获得的模拟信号(Sout)。A/D转换部302对从各光电转换元件20输出的模拟信号(Sout)进行数字转换，并输出至输出数据处理部303。
输出数据处理部303将已经执行了包括校正处理或数据重排处理的信号处理的图像数据临时存储在线存储器304中。存储在线存储器304中的图像数据包括基于从光电转换元件20的第一像素201和第二像素202输出的模拟信号(Sout)的图像数据。
输出数据处理部303对存储在线存储器304中的图像数据执行包括时间校正的信号处理，生成校正后的图像数据(SG)，并将其输出到外部。由于输出到外部的图像数据是一行信号，因此能通过在相对地传送图像读取对象2的同时连续地进行光电转换元件20的扫描动作并输出图像数据来获得可见图像。
对如上所述构成的光接收单元1的动作进行说明。
图像读取对象2相对于光接收单元1被传送。此时，从光源11射出的光被引导到导光体14，并且从导光体14发射的光照射图像读取对象2。然后，由图像读取对象2反射的反射光入射到光电转换元件20的第一像素201和第二像素202上。第一像素201和第二像素202对所接收到的光信号进行光电转换并输出。
将从传感器控制部301输入的移位信号(SI)作为触发，在主扫描方向上依次扫描光电转换元件20的第一像素201和第二像素202。具体而言，各个光电转换元件20基于从传感器控制部301输入的移位信号依次切换安装在内部的输出开关，并且依次输出通过对接收到的光进行光电转换而获得的模拟信号(Sout)。
A/D转换部302对从各光电转换元件20输出的模拟信号(Sout)进行数字转换，并输出至输出数据处理部303。输出数据处理部303将基于输入的数字信号生成的图像数据临时存储在线存储器304中。此外，输出数据处理部303对存储在线存储器304中的图像数据执行包括时间校正的信号处理，并将校正后的图像数据(SG)输出到外部。
这里，如图5所示，在具有长方形的现有的光电转换元件50中，在相邻的光电转换元件50之间的间隙B中会出现缺失像素503，并且会缺失图像信息。在这种情况下，进行用于从周围的像素预测缺失部分的像素值的校正处理。这里，图5是示出现有的光电转换元件的缺失像素和插值像素的放大图。
如图2所示，本实施方式1的光电转换元件20具有平行四边形的外形，并且将第二像素202配置在与沿着一条长边排列的第一像素201隔开预先决定的距离的位置处。由于光电转换元件20的半导体基板22具有相对于读取方向倾斜的边，因此作为第二像素202的一部分的插值像素202a能配置在可以对存在于第一像素201的线上的缺失像素203进行插值的位置处。
通过第一像素201的中心的线与通过第二像素202的中心的线之间的插值像素距离C是像素间距A的n倍(n是自然数)。n可以是任意的自然数，但是考虑到包括扫描时间、安装工序的各种限制，优选地是最小的数。
接下来，对由输出数据处理部303执行的时间校正处理进行说明。
由于将从传感器控制部301输入的移位信号作为触发来依次扫描第一像素201和第二像素202，所以连续地输出来自光电转换元件20的第一像素201和第二像素202的输出数据。
图6是读取时的图像数据排列的示意图。如图6所示，在从光电转换元件20输出的数据中，由第一像素201扫描的主扫描线(1)与由第二像素202扫描的插值线(1)是连续的。然而，实际上，由第二像素202扫描的插值线(1)是位于离开了插值像素距离C的位置的数据，即，位于偏移了n行的位置的数据。换句话说，由第二像素202扫描的插值线(1)的数据对应于由第一像素201在n行的扫描时间之后的时间扫描的主扫描线(4)的数据。
因此，对于通过A/D转换部302将从第一像素201和第二像素202输出的信号转换为数字信号而获得的图像数据，输出数据处理部303执行时间校正处理，该时间校正处理将彼此偏移了n行的扫描时间的第一像素201和第二像素202的图像数据结合。
图7是时间校正后的像素数据排列的示意图，示出n为3的情况。在这种情况下，第一像素201和第二像素202之间的插值像素距离C是像素间距A的3倍。因此，输出数据处理部303将插值线的数据偏移3行的扫描时间，并将其与主扫描线的数据结合。例如，将主扫描线(4)的图像数据和插值线(1)的图像数据结合。
此时，当沿读取方向观察时，第二像素202包括与第一像素201重叠的重叠像素202b。由于第二像素202包括重叠像素202b，所以即使当间隙B的宽度由于光接收单元1的使用温度而改变时，也可以对缺失像素203进行插值。此外，能通过将第一像素201的最外端像素201a与第二像素202的重叠像素202b进行比较来判定是否适当地进行了插值。
因此，输出数据处理部303能使用第二像素202的实际测量数据来进行缺失像素203的插值处理，因而能获得没有缺失像素203的准确的图像数据。
此外，通过将第一像素201和第二像素202之间的插值像素距离C设为像素间距A的自然数倍，从而能直接使用第二像素202的像素数据，因而能容易且准确地进行时间校正处理。当插值像素的位置不是自然数倍时，第一像素201和时间校正之后的第二像素202的扫描时间不连续，并且需要根据之前的行和之后的行的第二像素202的图像数据进行预测的处理，使得处理变得复杂并且校正精度也降低。
如上所述，本实施方式1的光接收单元1包括光电转换元件20，其中沿着平行四边形的半导体基板22的一条长边排列第一像素201，并且将第二像素202排列在与第一像素201隔开预先决定的插值像素距离C的位置。输出数据处理部303通过将基于第二像素202的输出的图像数据与基于第一像素201的输出的图像数据结合来进行图像数据的时间校正，该第一像素201的输出偏移了与插值像素距离C相对应的扫描时间。因此，能在不丢失读取的像素的情况下获得准确的图像数据，并且时间校正处理也变得容易。
另外，在上述实施方式1中，虽然沿着平行四边形的长边排列第一像素201，但是如图8所示，也可以沿着平行四边形的长边排列第二像素202，并且将第一像素201排列在与第二像素202隔开插值像素距离C且靠近半导体基板22的中央的位置。在该情况下，第一像素201和第二像素202也与长边平行地排列。
实施方式2.
实施方式2的光接收单元1具有与实施方式1相同的结构。包含在本实施方式2的光接收单元1中的光电转换元件20具有在实施方式1中未提及的特征性的结构。
光电转换元件20除了实施方式1所记载的结构之外，还具备读取电路205。在光电转换元件20中，读取电路205从左端沿主扫描方向依次扫描插值像素202a和第一像素201，并读取每个像素的信号。此外，读取电路205对从每个像素读取的信号进行信号处理，并将该信号输出到图4的A/D转换部302。
读取电路205是在主扫描方向上排列信道电路204的块电路，并且排列的信道电路204的数量等于通过将插值像素202a和第一像素201相加而获得的数量。各个信道电路204从光电转换元件20的左端依次通过金属布线206连接到插值像素202a和第一像素201。
读取电路205具有功能彼此不同的多个块电路。图9是读取电路205具有4个块电路的情况的图。4个块电路是第一块205a、第二块205b、第三块205c和第四块205d。
插值像素202a和第一像素201与第一块205a连接，并且将第一块205a和第二块205b相连接。同样地，第三块205c和第四块205d也依次连接到相应的每个信道。每个块电路分布具有任意的功能。例如，信号放大或电荷保持的功能。各个块电路之间的连接是对于每个对应信道通过包括金属布线206的布线来进行连接的。
如图9所示，读取电路205的第一块205a被配置成使得锐角207侧的右端部在主扫描方向上相对于第二块205b之后的块电路偏移，并且靠近作为半导体基板22的锐角207侧的右端边即短边。图9示出了本实施方式2的光电转换元件20的电路配置。同样地，第二块205b被配置成使得锐角207侧的右端部相对于第三块205c在主扫描方向上偏移，并且靠近半导体基板22的右端边。此外，第三块205c的锐角207侧的右端部在主扫描方向上相对于第四块205d偏移，并且被配置成靠近半导体基板22的右端边。即，第一块205a、第二块205b、第三块205c和第四块205d的锐角207侧的右端部呈阶梯状。
对这种配置的效果进行说明。以往，如图10所示，具有使读取电路205不靠近锐角207侧的端边，而是在主扫描方向上对齐的结构。图10示出了现有的光电转换元件20的电路配置。
如图10所示，在具有现有的电路配置的光电转换元件20中，读取电路205的第一块205a、第二块205b、第三块205c和第四块205d被呈直线地配置成使右端部对齐。在该情况下，由于读取电路205不能配置在锐角207附近，将靠近锐角207的信道的第一像素201和第一块205a相连接的布线长度比远离锐角207的信道的长度要长。因此，靠近锐角207的信道的像素的输出低于远离锐角207的信道的图像。也就是说，存在在像素数据中产生由于像素位置导致的输出偏差的问题。
对此，如图9所示，实施方式2的读取电路205被配置成使得第一块205a到第四块205d的配置位置彼此偏移，并且靠近锐角207侧的右端边即短边。由此，能减小像素间的连接布线长度之差，并且能减小现有的输出偏差。另外，即使对于钝角208侧，也可以与锐角207侧同样地使每个块电路靠近钝角208侧的左端边即短边，但是由于钝角208侧的布线长度变化不大，每个块电路也可以不靠近钝角208侧的左端边。
如上所述，本实施方式2的光接收单元1的光电转换元件20还包括读取每个像素的信号并进行信号处理的读取电路205。读取电路205中，使多个块电路在长边方向上错开地进行配置，并使各个块电路的右端部靠近锐角207侧的右端边。由此，使像素间的连接布线长度差减小，并且能减小输出偏差。
另外，实施方式2的光接收单元1中，可以不使所有的块电路呈阶梯状地配置，而是如图11所示，使一部分块电路的右端部对齐配置。图11是示出另一示例的光电转换元件20的电路配置的图，示出了第二块205b和第三块205c的右端部对齐地配置的示例。根据每个块电路的功能，可以选择使右端部错开的阶梯状配置、以及使右端部对齐的配置中的任一个。如图9所示的全部阶梯状配置的结构也具有布线间的干涉和确保布线区域导致的面积增加的缺点。适当地选择阶梯状配置和端部对齐的配置能减小整体的输出偏差，并且在布线间的干涉或布线区域的面积方面，比全部阶梯状配置更有利。
实施方式3.
虽然实施方式3的光接收单元1具有与实施方式1相同的结构，但是仅光电转换元件40a、40b的结构不同。包括在实施方式3的光接收单元1中的光电转换元件40a、40b的半导体基板42a和42b的形状与实施方式1和实施方式2的平行四边形不同，而是梯形。即，如图12所示，光电转换元件40a和40b的半导体基板42a和42b具有梯形形状，该梯形形状具有在主扫描方向上彼此平行的一组边和以在副扫描方向上延伸的直线为对称轴的线对称的一组倾斜边。图12是实施方式3的光电转换元件40a、40b的外形图。
如图12所示，与实施方式1和实施方式2相同地，第一像素201沿着与主扫描方向平行的一组边中的一条边排列。第二像素202在主扫描方向上平行的一组边之间，并且在与第一像素201隔开预先决定的距离的位置处，在主扫描方向上从靠近倾斜边的端部起进行排列。
在半导体基板42a、42b的主扫描方向上彼此平行的一组边是短边和长边。相邻的光电转换元件40a、40b中，第一像素201和第二像素202的排列方法不同。光电转换元件40a中，第一像素201沿长边排列，光电转换元件40b中，第一像素201沿短边排列。另外，在光电转换元件40b的与第一像素201隔开预先决定的距离的位置处，从靠近倾斜边的两端部朝向远离倾斜边的方向排列有包括插值像素202a的第二像素202。
通过在主扫描方向上交替地排列这种光电转换元件40a、40b，当在副扫描方向观察时，第一像素201的列和第二像素202的列部分重叠。也就是说，可以由第二像素202的插值像素202a对第一像素201的缺失像素203进行插值。
如上所述，实施方式3的光接收单元1具有交替排列光电转换元件40a和40b的结构，该光电转换元件40a和40b将第一像素201或第二像素202排列在梯形的半导体基板42a、42b上。在光电转换元件40a中，第一像素201沿着半导体基板42a的长边排列。另外，在光电转换元件40b中，第一像素201沿着半导体基板42b的短边排列，并且包括插值像素202a的第二像素202排列在主扫描方向上从靠近倾斜边的两端部起，与第一像素201隔开预先决定的距离的位置。由此，能提供另一种方法，能够在不丢失要读取的像素的情况下获得准确的图像数据。
实施方式4.
虽然实施方式4的光接收单元1具有与实施方式1相同的结构，但是仅光电转换元件40c的结构不同。本实施方式4的光接收单元1所包含的光电转换元件40c的半导体基板42c的形状是与实施方式3同样的梯形。图13是实施方式4的光电转换元件40c的外形图。
如图13所示，第一像素201沿着与梯形形状的半导体基板42c的主扫描方向平行的一组边中的长边排列。另外，没有排列第二像素202。
半导体基板42c中的平行的一组边是短边和长边。在主扫描方向相邻的两个以上光电转换元件40c具有相同的结构，但排列方向不同。相邻的光电转换元件40c被配置成交替地在副扫描方向上上下颠倒。
由此，通过将光电转换元件40c配置成在副扫描方向上交替地上下颠倒，从而当在副扫描方向观察时，相邻光电转换元件40c的第一像素201彼此的列的一部分重叠。也就是说，对于排列在相邻的两个半导体基板42c中的一个上的第一像素201的缺失像素203，能通过排列在另一个半导体基板42c上的第一像素201来进行插值。也就是说，一个半导体基板42c上的第一像素201作为对另一个半导体基板42c上的第一像素201的缺失像素203进行插值的第二像素202来起作用。
因此，在实施方式4中，能仅用第一像素201来进行像素插值，并且简化了光电转换元件40c的结构。另外，能使用一种类型的光电转换元件40c，与实施方式3相比能减少元件的种类。
如上所述，本实施方式4的光接收单元1具有如下的结构：沿梯形的半导体基板42c的长边仅排列第一像素201的光电转换元件40c被配置成交替地在副扫描方向上上下颠倒。由此，通过简单的结构能获得准确的图像数据，而不会丢失要读取的像素。
实施方式5.
虽然实施方式5的光接收单元1具有与实施方式1相同的结构，但是仅光电转换元件40d的结构不同。本实施方式5的光接收单元1所包含的光电转换元件40d的半导体基板42d的形状是与实施方式3同样的梯形。图14是本实施方式5的光电转换元件40d的外形图。
如图14所示，第一像素201沿着与梯形形状的半导体基板42d的主扫描方向平行的一组边中的短边排列。包括插值像素202a的第二像素202排列在与主扫描方向平行的一组边之间的与第一像素201隔开预先决定的距离的位置处，从靠近倾斜边的两端部朝向远离倾斜边的方向，与主扫描方向平行地进行排列。
半导体基板42d的平行的一组边是短边和长边。在主扫描方向相邻的2个以上光电转换元件40d具有相同的结构，但排列方向不同。相邻的光电转换元件40d被配置成交替地在副扫描方向上上下颠倒。
由此，通过将光电转换元件40d配置成在副扫描方向上交替地上下颠倒，当在副扫描方向上观察时，1个光电转换元件40d的第一像素201和第二像素202的列的一部分重叠，并且彼此相邻的两个光电转换元件40d的第二像素202彼此的列的一部分也重叠。也就是说，能用彼此相邻的两个光电转换元件40d的第二像素202对第一像素201的缺失像素203进行插值。
因此，在实施方式5中，能使用一种光电转换元件40d，其具有将第一像素201排列在短边，并且在与第一像素201隔开预先决定的距离的位置处，在主扫描方向上从靠近倾斜边的两端部起排列第二像素202的结构，与实施方式3相比，能减少部件的种类。
另外，尽管第一像素201沿半导体基板42a的短边排列，但是只要是能够实现第一像素201和第二像素202之间的重叠的位置即可，也可以使第一像素在副扫描方向上偏移。也就是说，也可以使第一像素201的位置远离短边并靠近第二像素202。
如上所述，本实施方式5的光接收单元1的光电转换元件40d具有以下结构：沿着梯形的半导体基板42d的短边排列第一像素201，在与第一像素201隔开预先决定的距离的位置，且从靠近倾斜边的两端部沿主扫描方向排列第二像素202。另外，光电转换元件40d被配置成在副扫描方向上交替地上下颠倒。由此，能提供另一种方法，能够以简单的结构在不丢失要读取的像素的情况下获得准确的图像数据。
如上所述，本发明中，在具有包括相互平行的一组边的形状的半导体基板上，具备与一组边中的一条边平行地排列的第一像素、以及与第一像素隔开预先决定的插值像素距离且平行于一条边地排列的第二像素，第二像素包含重叠像素，该重叠像素存在于与一条边垂直的方向的副扫描线上，该副扫描线通过位于第一像素的排列的最外端的最外端像素；以及插值像素，该插值像素存在于另一个副扫描线上，该另一个副扫描线通过位于比最外端像素更远离第一像素的排列中心的方向上的缺失像素。由此，能高精度地对读取图像进行读取而不会丢失要读取的像素，并且能容易地进行校正处理。
另外，本发明在不脱离本发明的广义的精神和范围的情况下，能够实现各种实施方式和变形。另外，上述实施方式用于对本发明进行说明，而不对本发明的范围进行限定。即，本发明的范围由权利要求的范围来表示，而不由实施方式来表示。并且，在权利要求的范围内及与其同等发明意义的范围内实施的各种变形也视为在本发明的范围内。
例如，在上述实施方式1、2中，光电转换元件20的半导体基板22为平行四边形，在上述实施方式3-5中，光电转换元件40a、40b、40c、40d的半导体基板42a、42b、42c、42d为梯形，但半导体基板只要是包含相互平行的一组边的形状，也可以是其他形状。
本申请基于2018年5月23日提交的日本专利申请特愿第2018-099171号。日本专利申请特愿第2018-099171号的整个说明书、权利要求书和附图应作为参考并入本说明书中。
标号说明
1光接收单元、2图像读取对象、11光源、12基板，13柔性基板、14导光体、15支架、16透镜体、17壳体、18透射体、20、40a、40b、40c、40d、50光电转换元件、21传感器基板、22、42a、42b、42c、42d半导体基板、201、501第一像素、201a最外端像素、202第二像素、202a插值像素、202b重叠像素、203、503缺失像素、204信道电路、205读取电路、205a第一块、205b第二块、205c第三块、205d第四块、206金属布线、207锐角、208钝角、301传感器控制部、302A/D转换部、303输出数据处理部、304线存储器、A像素间距、B间隙、C插值像素距离。
Claims (6)
1.一种光接收单元，其特征在于，包括：
多个半导体基板，该多个半导体基板具有包括彼此平行的一组边的形状；
传感器基板，该传感器基板将多个所述半导体基板隔着固定距离的间隙彼此相邻地安装在一条直线上；
第一像素，该第一像素设置在所述半导体基板上，并且与平行的所述一组边中的一条边平行地排列；以及
第二像素，该第二像素设置在所述半导体基板上，与所述第一像素在垂直于所述一条边的方向上隔开预先决定的插值像素距离，并平行于所述一条边地进行排列，
所述第二像素包括重叠像素，该重叠像素存在于与所述一条边垂直的方向的副扫描线上，该副扫描线通过位于所述第一像素的排列的最外端的最外端像素；以及插值像素，该插值像素位于与所述一条边垂直的方向的副扫描线上，该副扫描线通过在相邻的所述半导体基板的所述间隙中产生的缺失像素,
所述半导体基板的平行的所述一组边是长边和短边，并且还具有线对称的一组倾斜边，该线对称的一组倾斜边以沿着垂直于所述长边的方向延伸的直线作为对称轴，
相邻的两个所述半导体基板中的一个所述半导体基板的所述第一像素沿着所述长边排列，并且另一个所述半导体基板的所述第一像素沿着所述短边排列，
所述第二像素从靠近另一个所述半导体基板的所述倾斜边的两端部起，朝远离所述倾斜边的方向，平行于所述长边地进行排列。
2.一种光接收单元，其特征在于，包括：
多个半导体基板，该多个半导体基板具有包括彼此平行的一组边的形状；
传感器基板，该传感器基板将多个所述半导体基板隔着固定距离的间隙彼此相邻地安装在一条直线上；
第一像素，该第一像素设置在所述半导体基板上，并且与平行的所述一组边中的一条边平行地排列；以及
第二像素，该第二像素设置在所述半导体基板上，与所述第一像素在垂直于所述一条边的方向上隔开预先决定的插值像素距离，并平行于所述一条边地进行排列，
所述第二像素包括重叠像素，该重叠像素存在于与所述一条边垂直的方向的副扫描线上，该副扫描线通过位于所述第一像素的排列的最外端的最外端像素；以及插值像素，该插值像素位于与所述一条边垂直的方向的副扫描线上，该副扫描线通过在相邻的所述半导体基板的所述间隙中产生的缺失像素,
所述半导体基板的平行的所述一组边是长边和短边，并且还具有线对称的一组倾斜边，该线对称的一组倾斜边以沿着垂直于所述长边的方向延伸的直线作为对称轴，
关于所述第一像素，所述半导体基板的所述第一像素沿着所述短边排列，
所述第二像素从靠近所述倾斜边的两端部起，朝远离所述倾斜边的方向，平行于所述长边地进行排列，
相邻的两个所述半导体基板被配置成交替地在副扫描方向上上下颠倒。
3.如权利要求1或2所述的光接收单元，其特征在于，
所述插值像素距离是所述第一像素的像素间距的自然数倍。
4.如权利要求1或2所述的光接收单元，其特征在于，
还包括读取电路，该读取电路从端部开始依次在主扫描方向上扫描所述插值像素和所述第一像素，读取各像素的信号，并执行信号处理，
所述读取电路包括功能彼此不同的多个块电路，
所述块电路在所述主扫描方向上排列有对应于各像素的信道电路，
使多个所述块电路的至少一部分的端部在所述主扫描方向上偏移，并靠近基板的端边地进行配置。
5.如权利要求4所述的光接收单元，其特征在于，
通过布线相互连接的多个所述块电路根据各自的功能配置成使所述块电路的端部在所述主扫描方向上偏移，或者配置成使所述块电路的端部对齐。
6.如权利要求1或2所述的光接收单元，其特征在于，
所述传感器基板还包括基于所述第一像素和所述第二像素的输出来处理图像数据的输出数据处理部，
所述输出数据处理部执行将所述第二像素与所述第一像素结合的时间校正处理，所述第一像素在偏移了与所述插值像素距离相对应的扫描时间而得到的时间进行扫描。
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